Human skeletmuskel biopsiprocedurer anvendelse af den modificerede Bergström Teknik
Summary
The purpose of this video is to present the modified Bergström skeletal muscle biopsy technique on human subjects.
Abstract
Den perkutane biopsi teknik muliggør forskere og klinikere til at indsamle skeletmuskelvæv prøver. Teknikken er sikker og meget effektiv. Denne video beskriver perkutan biopsi teknik anvendelse af en modificeret Bergström nål til opnåelse skeletmuskelsatellitceller vævsprøver fra vastus lateralis af forsøgspersoner. Den Bergström nål består af en ydre kanyle med en lille åbning ("vindue") på siden af spidsen og en indre trokar med et skæreblad ved den distale ende. Under lokalbedøvelse og aseptiske forhold, er nålen rykkede ind i skeletmuskulaturen gennem et snit i huden, subkutane væv, og fascia. Dernæst sugning til det indre trokar er den ydre trokaren trækkes tilbage, skeletmuskel væv trækkes ind i vinduet i den ydre kanyle ved sugning, og den indre trokar hurtigt lukket, således at skære eller klippe skeletmuskulatur vævsprøven . Nålen er drejet 90 °60, og et andet snit er lavet. Denne proces kan gentages tre gange mere. Denne multiple saveteknik producerer typisk en prøve på 100-200 mg eller mere i raske forsøgspersoner og kan ske umiddelbart før, under og efter et anfald af motion eller anden indgriben. Efter post-biopsi dressing af incisionssted, fag typisk genoptage deres daglige gøremål med det samme og kan deltage fuldt ud i voldsom fysisk aktivitet inden for 48-72 timer. Fag bør undgå kraftig modstand øvelse i 48 timer for at mindske risikoen for brok af musklen gennem snittet i fascia.
Introduction
Den perkutane eller "halvåbne" biopsi teknik bruges til at opnå skeletmuskelsatellitceller vævsprøver fra humane patienter og forsøgspersoner. Duchennes (1806-1875) er krediteret som den første til at konstruere en nål med en trokar at opnå skeletmuskel fra levende individer gennem perkutan biopsi 1. I 1960'erne, Bergström indført en perkutan biopsi nål svarende til den, der er beskrevet af Duchenne 2-4. Tyve år senere, Evans et al. 5 ændret teknik ved anvendelse af sugning gennem opskæring trokar af Bergström nålen. Denne modifikation kan forbedre udbyttet af væv 3 til 5 gange 6,7 og er ansat i kliniske og biomedicinske forskningsmiljøer. Denne teknik har og vil fortsætte med at fremme diagnosticering af myopati og vores forståelse af struktur og funktion af skeletmuskulaturen.
Den perkutane muskelbiopsi teknik er straightforward. Når det gøres korrekt, med streng overholdelse af aseptisk teknik, de tilknyttede risici er minimale. Musklen biopsi procedure betragtes som et testpræparat redskab til forskningsprojekter. Nogle akademiske institutioner tillader uddannet fakultetets forskere med en ph.d., med direkte læge tilsyn, for at opnå muskelbiopsier og andre kræver en bord-certificeret læge til at udføre teknikken. ASU biopsi team har med succes udført over 1.600 muskelbiopsier i løbet af de sidste 13 år 8-15. Formålet med denne video er at beskrive den modificerede Bergström nål perkutan muskelbiopsi teknik 5 for at opnå skeletmuskelvæv prøver fra vastus lateralis af forsøgspersoner.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne video giver en trin-for-trin oversigt over den skeletmuskelbiopsi procedure, der anvendes på ASU Human Performance Laboratory. Denne procedure, med små modifikationer, er blevet anvendt til at indsamle ca 1.600 muskelbiopsier løbet af de seneste 13 år. Musklen biopsiprøver har givet vigtige data i sport ernæring baserede undersøgelser, der fører til vigtige forsknings opdagelser.
Der er mange kritiske teknikker til at være opmærksom på, når du udfører den modificerede Berg…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ingen finansiering til at erklære.
Materials
| Name of Material / Equipment | Company | Catalog Number | Comments / Description |
| Bergström biopsy needle, 5 x 100mm | Stille Surgical Inc. | 119-29187-50 | 1 ea |
| Durasorb blue pad | Fisher | 22-031-340 | case of 300 |
| Prep Razor Disposable | Moore Medical | 89760 | 1 ea |
| Shave Cream | Moore Medical | 92869 | 1 can |
| Alcohol Swab | Moore Medical | 98721 | box/200 |
| Povidone-iodine Swabsticks (3 pack) | Moore Medical | 90691 | pack of 50 |
| Face masks | Fisher | 19-039-690 | case of 50 |
| Sterile Gloves; sz 6.5 | Moore Medical | 68128 | box of 50 pairs |
| Sterile Gloves; sz 7.0 | Moore Medical | 68129 | box of 50 pairs |
| Sterile Gloves; sz 8.5 | Moore Medical | 68132 | box of 50 pairs |
| Fenestrated Towel Drape | Moore Medical | 92712 | case of 50 |
| Lidocaine (1% HCl, w/o Epi | Dealmed | 427902 | 30cc vial |
| Ethyl Chloride spray | Dealmed | 386020 | 3.5 fl. Oz. bottle |
| 5 mL syringe w/ 21G needle | Fisher | 14-827-48 | case of 100 |
| 25G 5/8" needle | Fisher | 14-826AA | case of 100 |
| 25G 1 1/2" needle | Fisher | 14-826-49 | case of 100 |
| Single-Use Scalpels w/ #11 blade | Fisher | 0-8927-5B | box of 20 |
| 60 mL Syringe | Fisher | 13-689-8 | case of 40 |
| ~30 inch extension tubing | Fisher | 14-169-7A | roll of 50ft |
| Metal stopcock | Fisher | 01-290-38 | each |
| Polypropylene tubing connector w/ tapered ends, 3.2 to 5.5 mm | Fisher | 15-315-28A | case of 100 |
| Yellow pipette tips (1-200 µL) | Fisher | 02-681-2 | cut off ~15-18 mm of the tip |
| Topical surgical adhesive | Medline | MSC091076 | case of 36 tubes |
| Topical surgical adhesive | Medline | MSC091076Z | box of 6 tubes |
| Butterfly stitches (adhesive strips) 1/2" x 4" (6 per pack) | Moore Medical | 93050 | box/300 |
| Bandadge, Strip, 3/4 x 3 in. | Fisher | 19-027-202 | pack of 100 |
| Adhesive bandage (5m rolls) | Fisher | 19-027-768 | case of 36 |
| 1" paper surgical tape | Fisher | 19-027-761 | case of 12 |
| Sutures (4-0 reverse cutting, FS2) | Moore Medical | 82926 | box of 36 |
| 4 x 4 sterile gauze pads | Moore Medical | 66949 | pkg/50 |
| 2 x 2 non-sterile gauze pads | Moore Medical | 37336 | pkg/200 |
| 3 x 4 Non-Adherent Pads | Moore Medical | 74389 | bx/100 |
| Autoclave bags 3.5 x 9 | Moore Medical | 40390 | box of 200 |
| Autoclave bags 5.25 x 10 | Moore Medical | 40391 | box of 200 |
| Autoclave indicator tape | Moore Medical | 31608 | box of 250 |
| Lab Coats—small | Fisher | 23-900-520A | 10/pk |
| Lab Coats—medium | Fisher | 23-900-520B | 10/pk |
| Lab Coats—large | Fisher | 23-900-520C | 10/pk |
| Germicidal Disposable Cloth Wipes | Moore Medical | 62879 | Can/160 |
References
- Duchene, G. B. A. Recherches sur la paralysie musculaire pseudohypertrophique ou paralysie myo-sclerosique. Arch Gen Med. 11 (30), (1868).
- Bergstrom, J. Muscle electrolytes in man. Determined by neutron activation analysis on needle biopsy specimens. Scand J Clin Lab Invest (England). 14, (1962).
- Bergstrom, J. Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research). Scand J Clin Lab Invest. 35, 609-616 (1975).
- Bergstrom, J., Hultman, E. A study of the glycogen metabolism during exercise in man. Scand J Clin Lab Invest. 19, 218-228 (1967).
- Evans, W. J., Phinney, S. D., Young, V. R. Suction applied to a muscle biopsy maximizes sample size. Med Sci Sports Exerc. 14, 101-102 (1982).
- Hennessey, J. V., Chromiak, J. A., Della Ventura, S., Guertin, J., MacLean, D. B. Increase in percutaneous muscle biopsy yield with a suction-enhancement technique. J Appl Phys. 82, 1739-1742 (1997).
- Tarnopolsky, M. A., Pearce, E., Smith, K., Lach, B. Suction-modified Bergstrom muscle biopsy technique: experience with 13,500 procedures. Muscl., & Nerve. 43, 717-725 (2011).
- Nieman, D. C., et al. Carbohydrate ingestion influences skeletal muscle cytokine mRNA and plasma cytokine levels after a 3-h run. J Appl Physiol. 94, 1917-1925 (2003).
- Nieman, D. C., et al. Influence of carbohydrate ingestion on immune changes after 2 h of intensive resistance training. J Appl Physiol. 96, 1292-1298 (2004).
- Utter, A. C., et al. Carbohydrate supplementation and perceived exertion during prolonged running. Med Sci Sports Exerc. 36, 1036-1041 (2004).
- Nieman, D. C., et al. Muscle cytokine mRNA changes after 2.5 h of cycling: influence of carbohydrate. Med Sci Sports Exerc. 37, 1283-1290 (2005).
- Nieman, D. C., et al. Effects of quercetin and EGCG on mitochondrial biogenesis and immunity. Med Sci Sports Exerc. 41, 1467-1475 (2009).
- Nieman, D. C., et al. Quercetin’s Influence on Exercise Performance and Muscle Mitochondrial Biogenesis. Med Sci Sports Exerc. 42, 338-345 (2010).
- Dumke, C. L., et al. Quercetin’s effect on cycling efficiency and substrate utilization. Appl Physiol Nut Metab. 34, 993-1000 (2009).
- Nieman, D. C., et al. Quercetin’s influence on exercise-induced changes in plasma cytokines and muscle and leukocyte cytokine mRNA. J Appl Physiol. 103, 1728-1735 (2007).
- . Guideline for Disinfection and Sterilization in Healthcare Facilities. http://www.cdc.gov/hicpac/Disinfection_Sterilization/toc.html. , (2008).
- Faria, F. E., et al. The onset and duration of mobilization affect the regeneration in the rat muscle. Histol Histopath. 23, 565-571 (2008).
- Carlson, B. M., Shepard, B., Komorowski, T. E. A histological study of local anesthetic-induced muscle degeneration and regeneration in the monkey. J Ortho Res. 8, 485-494 (1990).
- Yagiela, J. A., Benoit, P. W., Buoncristiani, R. D., Peters, M. P., Fort, N. F. Comparison of myotoxic effects of lidocaine with epinephrine in rats and humans. Anesth Analg. 60, 471-480 (1981).
- Coyle, E. F., Coggan, A. R., Hemmert, M. K., Ivy, J. L. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate. J Appl Physiol. 61, 165-172 (1986).
- Gibala, M. J., et al. Brief intense interval exercise activates AMPK and p38 MAPK signaling and increases the expression of PGC-1alpha in human skeletal muscle. J Appl Physiol. 106, 929-934 (1985).
- Phillips, S. M., Tipton, K. D., Ferrando, A. A., Wolfe, R. R. Resistance training reduces the acute exercise-induced increase in muscle protein turnover. Am J Physiol. 276, 118-124 (1999).
- Davis, J. M., Murphy, E. A., Carmichael, M. D., Davis, B. Quercetin increases brain and muscle mitochondrial biogenesis and exercise tolerance. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 296, 1071-1077 (2009).
- Vissing, K., Andersen, J. L., Schjerling, P. Are exercise-induced genes induced by exercise. FASEB J. 19, 94-96 (2005).
- Lundby, C., et al. Gene expression in human skeletal muscle: alternative normalization method and effect of repeated biopsies. Eur J Appl Physiol. 95, 351-360 (2005).
- Coyle, E. F., Coggan, A. R., Hemmert, M. K., Ivy, J. L. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate. J Appl Physiol. 61, 165-172 (1985).
